Theoretical investigation of the amine structural properties on the CO2 adsorption mechanism over amine-functionalized mesoporous silica sorbents
Amin yapısal özelliklerinin amin bazlı mezoporlu silika sorbanlar üzerindeki CO2 adsorpsiyon mekanizmasına etkisinin teorik olarak incelenmesi
- Tez No: 845813
- Danışmanlar: PROF. DR. TUĞBA DAVRAN CANDAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Karbondioksitin (CO2) aminle işlevselleştirilmiş sorbentler üzerindeki tutulma mekanizmalarının ve amin yapısal özelliklerinin bu mekanizmalar üzerindeki etkilerinin açıklığa kavuşturulması, CO2 emisyonlarını etkili bir şekilde azaltacak sorbentlerin rasyonel tasarımı için vazgeçilmezdir. Bu çalışma, CO2'in çeşitli amin yapılarıyla modifiye edilmiş silika sorbanlarıyla olan etkileşimlerinin amin işlevselliğinin, yüzey amin yoğunluğunun, yüzey silanol yoğunluğunun, alkil bağlayıcı uzunluğunun ve amin yapısının (halkalı veya lineer yapı) adsorpsiyon davranışı ve mekanizması üzerindeki potansiyel etkilerini anlamak amacıyla, yoğunluk fonksiyonlu teori (DFT) modellemesi kullanarak ayrıntılı bir şekilde incelenmesini amaçlamaktadır. APTMS (3-aminopropil)trimetoksisilan), MAPS (3-(metilamino)propil-trimetoksisilan) ve PYR (pirolidin) temelli sorbentler üzerinde gerçekleştirdiğimiz hesaplamalar, CO2'in amonyum karbamat, karbamik asit ve yüzeye bağlı karbamat yapıları olarak tutulduğunu göstermiştir. Yüzeye bağlı karbamatlar oldukça kararlı olup, alkil bağlayıcı uzunluğunun kısa olduğu modeller üzerinde gözlenmiştir. CO2'in tutulumu için karmaşık hidrojen bağlarına ihtiyaç duyulduğu görülmüş olup, hidrojen bağlarının varlığı adsorpsiyon performansı üzerindeki en belirleyici faktör olarak belirlenmiştir. Yüzey amin yoğunluğu, yüzey silanol yoğunluğu, amin yapısı ve alkil zincir uzunluğu gibi parametreler, hidrojen bağı oluşumu üzerinde etkili olduklarından, bunların tutulum üzerinde belirleyici olduğu sonucuna varılmış, amin işlevselliğinin ise bu çalışmada kullanılan şartlar altında adsorpsiyon mekanizması üzerinde çok daha az belirleyici olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
A solid understanding of the adsorption mechanisms of carbon dioxide (CO2) over amine-modified sorbents as well as the effect of amine structural properties on these mechanisms are essential for the systematic design of sorbents that would effectively reduce the CO2 emissions. This study aims to examine the interaction of CO2 with various amine-modified silica sorbents thoroughly by using density functional theory (DFT) modeling, with the purpose of clarifying the potential impact of amine functionality, surface amine density, surface silanol density, alkyl linker length and the structure of the amine (cyclic vs. linear) on the adsorption behavior and mechanism. Our calculations performed over APTMS (3-aminopropyl)tri-methoxysilane), MAPS (3-(methylamino)propyl-trimethoxysilane), and PYR (pyrrolidine) based sorbents indicated that CO2 was adsorbed in the forms of carbamic acid, ammonium carbamate and surface-bound carbamate structures. Surface-bound carbamates had extreme stability and were observed in the case of short alkyl linkers. Complex hydrogen bonding networks were indispensable for feasible adsorption of CO2 and hydrogen bonding interactions were the most deterministic factor on the adsorption performance making surface amine density, surface silanol density, amine structure, and alkyl chain length quite significant. Amine functionality, on the other hand, seemed to be less conclusive regarding the adsorption mechanism under the applied conditions.
Benzer Tezler
- Metal organic framework (MOF) based mixed matrix membranes for Co2 separation: Microporous metal imidazolate framework (MMIF) and strontium-based mofs
Co2 ayırma amaçlı metal organik kafes (MOF) içeren karışık matrisli membranlar: mikrogözenekli metal imidazolat kafes (MMIF) ve stronsiyum esaslı mof yapılar
MAHDI AHMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Bazı organik moleküllerin spektroskopik analizlerinin yoğunluk fonksiyon teorisi kullanılarak yapılması
Spectroscopic investigaion of some organic molecules by using density functional theory
ETEM KÖSE
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ATAÇ
DOÇ. DR. MEHMET KARABACAK
- Çelidamik asit koordinasyon bileşiklerinin deneysel ve hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi, DNA ile etkileşimlerinin moleküler modellemesi
Investigation of coordination compounds of chelidamic acid via experimental and computational methods, molecular modelling of their interactions with DNA
HATİCE VURAL
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM UÇAR
- Bazı siklobütan bileşiklerin X-ışını kırınımı ve spektroskopik yöntemler kullanılarak deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of some cyclobutane compounds using X-ray diffraction and spectroscopic methods
OKAN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHARREM DİNÇER
- Synthesis of new mesogens and investigation of their liquid crystalline properties
Yeni mezojenlerin sentezi ve sıvı kristal özelliklerinin incelenmesi
BURAK KORKMAZ
Doktora
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
PROF. DR. YEŞİM GÜRSEL